專利名稱：一種用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型，特別涉及一種適合于流動(dòng)速度較低、發(fā)電裝置的主軸轉(zhuǎn)速較慢的垂直軸風(fēng)力發(fā)電或垂直軸潮流發(fā)電裝置的葉片斷面翼型。
背景技術(shù)：
到目前為止，在垂直軸(或稱為立軸式)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或垂直軸潮流發(fā)電機(jī)(或稱為垂直軸潮流水輪機(jī)、立軸式潮流水輪機(jī))的葉片設(shè)計(jì)中，往往還是借用一些航空機(jī)翼或水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片斷面翼型，可供參考的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)或垂直軸潮流發(fā)電機(jī)的葉片翼型極其稀少。常用航空機(jī)翼所設(shè)計(jì)的翼型輪廓流線型的光滑性和連續(xù)性均很好，翼型的厚度變化均勻，在流速較高的流動(dòng)中損失較小。當(dāng)垂直軸流體發(fā)電裝置采用一般航空機(jī)翼或水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片斷面翼型時(shí)，由于流動(dòng)速度較小，流體在繞過翼型時(shí)往往經(jīng)歷層流分離和湍流分離，導(dǎo)致較大的流動(dòng)損失、并誘發(fā)大量漩渦脫離，使得發(fā)電裝置的能量利用效率低、流致噪聲大、運(yùn)行穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型，使其減小流動(dòng)阻力和流動(dòng)損失的，緩解流動(dòng)噪聲和振動(dòng)，以提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)或垂直軸潮流水輪機(jī)的流體動(dòng)力學(xué)性能、提高垂直軸流體發(fā)電裝置的能量利用效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型，包括翼型前段和翼型后段，其表面輪廓由若干段曲率變化的光滑連續(xù)曲線構(gòu)成，且上下對(duì)稱，其特征在于從翼型最大厚度處開始，翼型輪廓由正曲率曲線逐漸過渡為負(fù)曲率曲線，翼型在后緣附近以負(fù)斜率直線與負(fù)曲率曲線相切；所述翼型的最大厚度c與翼型的弦長(zhǎng)L之比為0.18～0.25。
本發(fā)明的技術(shù)特征還在于所述翼型的最大厚度所在位置離翼型頭部的距離a與弦長(zhǎng)L之比值為0.35～0.45。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)效果(1)通過在翼型頭部及翼型前段采用較大的厚度，可以有效地控制在翼型表面附近的流體運(yùn)動(dòng)，使得流動(dòng)在翼型頭部附近迅速向湍流轉(zhuǎn)捩，避免層流分離，達(dá)到減小流動(dòng)阻力和流動(dòng)損失的目的；采用較大厚度，還能增加垂直軸流體發(fā)電裝置葉片的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。
(2)通過在翼型后段采用負(fù)曲率的曲線，可以適當(dāng)減小翼型摩擦阻力系數(shù)，從而達(dá)到提高流體發(fā)電裝置功率系數(shù)的作用。
(3)由于采用上下對(duì)稱的翼型幾何形狀，可緩解垂直軸流體發(fā)電裝置在360°旋轉(zhuǎn)過程中的流動(dòng)噪聲和振動(dòng)，改善其運(yùn)行穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明提供的用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的說明圖1為用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型示意圖。包括翼型前段1和翼型后段2，其表面輪廓由若干段曲率變化的光滑連續(xù)曲線構(gòu)成，且上下對(duì)稱。以翼型的上表面輪廓為例說明如下翼型在離翼型頭部的距離為a處的厚度達(dá)到最大值c。其中在葉片翼型頭部及翼型前段，翼型輪廓為正曲率曲線，直至翼型最大厚度處。從翼型最大厚度處開始，翼型輪廓由正曲率曲線逐漸過渡為負(fù)曲率曲線，翼型在后緣附近以負(fù)斜率直線與負(fù)曲率曲線相切。通過在翼型后段采用負(fù)曲率的曲線，可以適當(dāng)減小翼型摩擦阻力系數(shù)，從而達(dá)到提高流體發(fā)電裝置功率系數(shù)的作用。本發(fā)明設(shè)計(jì)的翼型形狀，其最大厚度c與翼型的弦長(zhǎng)L之比值最好在0.18～0.25范圍；且最大厚度所在位置離翼型頭部的距離與弦長(zhǎng)之比值最好為0.35至0.45。這樣，通過在翼型頭部及翼型前段采用較大的厚度，可以有效地控制在翼型表面附近的流體運(yùn)動(dòng)，使得流動(dòng)在翼型頭部附近迅速向湍流轉(zhuǎn)捩，避免層流分離，達(dá)到減小流動(dòng)阻力和流動(dòng)損失的目的；采用較大厚度，還能增加垂直軸流體發(fā)電裝置葉片的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。
權(quán)利要求
1.一種用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型，包括翼型前段(1)和翼型后段(2)，其表面輪廓由若干段曲率變化的光滑連續(xù)曲線構(gòu)成，且上下對(duì)稱，其特征在于從翼型最大厚度處開始，翼型輪廓由正曲率曲線逐漸過渡為負(fù)曲率曲線(3)，翼型在后緣(5)附近以負(fù)斜率直線與負(fù)曲率曲線相切；所述翼型的最大厚度c與翼型的弦長(zhǎng)L之比為0.18～0.25。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型，其特征在于所述翼型的最大厚度所在位置離翼型頭部(4)的距離a與弦長(zhǎng)L之比值為0.35～0.45。
全文摘要
一種用于垂直軸流體發(fā)電裝置的葉片斷面翼型，涉及一種適合于流動(dòng)速度較低、發(fā)電裝置主軸的轉(zhuǎn)速較慢的垂直軸風(fēng)力發(fā)電或垂直軸潮流發(fā)電裝置的葉片斷面翼型。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是在翼型前段采用較大的厚度、在翼型后段有一段負(fù)曲率的曲線，可以有效地控制在翼型表面附近的流體運(yùn)動(dòng)，使得低速的流動(dòng)在翼型頭部附近迅速轉(zhuǎn)捩，避免層流分離，達(dá)到減小流動(dòng)阻力和流動(dòng)損失、提高流體發(fā)電裝置功率系數(shù)的目的。同時(shí)，翼型采用上下對(duì)稱的幾何形狀，可緩解垂直軸流體發(fā)電裝置在360°旋轉(zhuǎn)過程中的流動(dòng)噪聲和振動(dòng)，改善其運(yùn)行穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)F03D11/00GK1912385SQ20061011277
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者羅先武, 劉樹紅, 史威 申請(qǐng)人:清華大學(xué)